Sammakot pyydystävät saaliin keritsemällä sylkeä, joka leviää hyönteisten päälle kielen osuessa ja sitten paksunee ja tarttuu kielen vetäytyessä – yhdysvaltalaisten tutkijoiden mukaan. Yhdessä kielen ainutlaatuisten aineellisten ominaisuuksien kanssa tämä kaksivaiheinen, viskoelastinen neste tekee kielestä erittäin tahmean, minkä ansiosta sammakot voivat pyydystää ja niellä itseään raskaamman saaliin silmänräpäyksessä. Tutkimus voisi johtaa uudenlaisten liimojen ja materiaalinkäsittelyteknologioiden kehittämiseen, sanovat tutkijat.
sammakot voivat pyydystää lentäviä hyönteisiä hämmästyttävän nopeasti piiskamaisen kielensä heilautuksella. Mutta ne eivät voi tarttua vain kevyisiin hyönteisiin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että sammakon kieli voi vetää jopa 1,4 kertaa sammakon ruumiinpainon. Sammakoiden on myös kerrottu pyydystäneen suurempia eläimiä, kuten hiiriä ja lintuja.
viimeisimmän tutkimuksen alussa Alexis Noel Georgian teknillisestä instituutista Atlantasta kollegoineen kuvasi tavallisia leopardisammakoita, Rana pipienseja ja muita lajeja pyydystämässä sirkkoja 1400 kuvan sekuntinopeudella toimivalla suurnopeuskameralla. He havaitsivat, että leopardisammakon kieli voi pyydystää hyönteisen alle 0,07 sekunnissa-viisi kertaa nopeammin kuin ihminen pystyy räpyttämään silmiään.
hunaja-ansa
työryhmän laskelmat osoittavat, että kielen vetäytyessä hyönteiseen kohdistuva voima voi nousta 12-kertaiseksi painovoimaan verrattuna. Kieli pystyy tarttumaan saaliseläimiin tällaisten voimien alla, koska se on tutkijoiden mukaan erittäin pehmeää ja viskoelastista, ja päällystettynä ei-Newtonilaisella, leikkaavaa sylkeä ohentavalla syljellä. Leikkausharvennus on joidenkin nesteiden ominaisuus, jossa leikkausvoima nesteeseen vähentää sen viskositeettia. Alhaisilla leikkausnopeuksilla sylki on hyvin paksua ja viskoosimpaa kuin hunaja. Mutta kun siihen kohdistuu suuria leikkausvoimia, esimerkiksi kielen kiihdytellessä saalista, sylki ohenee, jolloin siitä tulee noin 50 kertaa vähemmän viskoosia, tutkijat havaitsivat.
”saaliseläimen iskiessä sylki kerittyy voimakkaasti, minkä seurauksena sylki muuttuu ohueksi ja nestemäiseksi ja tunkeutuu hyönteisten halkeamiin”, selittää Noel. ”Hyönteisten vetäytymisen aikana sylki kokee alhaista leikkaantumisnopeutta, kiinteytymistä ja otteen säilymistä hyönteisestä.”
”sammakon sylki muistuttaa paljon maalia, toista leikkaavaa ohennusnestettä”, Noel sanoo. ”Maalia on helppo levittää seinille siveltimellä. Kun harja on poistettu, maali pysyy tiukasti kiinni seinään. Tämä johtuu siitä, että maalin viskositeetti muuttuu levitetyn leikkausnopeuden myötä.”
pehmeä materiaali
tutkijat havaitsivat myös, että sammakon kieli on pehmeimpiä tunnettuja biologisia materiaaleja. Se on yhtä pehmeää kuin aivokudos ja 10 kertaa pehmeämpää kuin ihmisen kieli. Äärimmäinen pehmeys antaa kielen muuttaa muotoaan ja kietoutua saaliin ympärille törmäyksen aikana, luoden suuren kosketusalueen, auttaen kiinniottoa ja tarttumista.
kielen pehmeys ja viskoelastisuus auttavat sitä myös pitämään yhteyttä hyönteiseen, kun se vetäytyy takaisin suuhun. Tutkijoiden mukaan kieli on erittäin vaimentunut ja kun hyönteistä nykäistään sammakkoa kohti, se toimii kuin iskunvaimennin varastoiden energiaa pehmytkudokseensa ja vähentäen syljen ja hyönteisen erotusvoimia. Noel käyttää analogiaa benji-narusta. ”Jos kieli olisi jäykempi,se olisi kuin ihminen hyppäisi sillalta jäykkä köysi nilkan ympärillä.”
kun hyönteinen on sammakon suussa, leikkeen ohentava sylki tulee leikkimään uudelleen. Sammakko vetää silmämunansa suuonteloon työntääkseen hyönteisen kurkustaan alas. Tämä liike tuottaa kielen kanssa samansuuntaisen leikkaavan voiman, joka on tarpeeksi korkea muuttamaan syljen ohueksi ja vetiseksi, ja hyönteinen vapautetaan ja niellään. Kaksivaiheinen sylki auttaa saaliin kiinnioton kaikissa vaiheissa: alhainen viskositeetti auttaa iskun ja vapautumisen aikana, kun taas korkea viskositeetti auttaa saaliin tarttumisessa.
palautuvat liimat
tutkijat uskovat, että nämä mekanismit voisivat inspiroida synteettisten palautuvien liimojen suunnittelua nopeisiin sovelluksiin. Noel kertoi Physics Worldille, että hän voisi kuvitella tällaisen liiman ”käytettävän nopeana esineiden keräysmekanismina lennokeissa” tai keinona napata herkkiä esineitä valmistuslaitoksen kuljetushihnalta.
Pascal Damman Monsin yliopistosta Belgiasta kertoi Physics Worldille: ”tämä tutkimus vahvistaa sen, mitä osoitimme työssämme kameleonteilla: kielen elastisen muodonmuutoksen ja viskoosin liman yhdistelmä takaa tehokkaan saaliin pyydystämisen. Olen kuitenkin yllättynyt nähdessäni, että sammakoilla havaittu tarttumisvoima on paljon pienempi kuin kameleonteilla havaittu tarttumisvoima.”
tutkimuksesta kertoo Royal Society Interface.